WO2023120186A1 - 電池状態分析システム、電池状態分析方法、および電池状態分析プログラム - Google Patents

電池状態分析システム、電池状態分析方法、および電池状態分析プログラム Download PDF

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WO2023120186A1
WO2023120186A1 PCT/JP2022/045069 JP2022045069W WO2023120186A1 WO 2023120186 A1 WO2023120186 A1 WO 2023120186A1 JP 2022045069 W JP2022045069 W JP 2022045069W WO 2023120186 A1 WO2023120186 A1 WO 2023120186A1
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cell
value
parallel
ohmic resistance
cell block
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PCT/JP2022/045069
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繁 松田
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery state analysis system, a battery state analysis method, and a battery state analysis program for estimating the external state of a battery.
  • the voltage of a particular single cell or parallel cell block may It may deviate from the voltage of the cell or parallel cell block.
  • the cause of deviations is mechanical factors external to the battery (for example, wiring resistance , external resistance such as contact resistance). This mechanical factor outside the battery leads to an estimation error when estimating the internal state of the battery (for example, internal resistance, etc.).
  • the parameter ratio for each block is calculated by dividing the parameters such as the internal resistance of each parallel battery block by the average value of all blocks, and the moving average value of the parameter ratio for each block and the current
  • Patent Document 1 A method for determining the deterioration state based on the difference in parameter ratios has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • ⁇ V/ ⁇ I A method of estimating the internal resistance by sequentially identifying the parameters of Ra, A, and B in the above equation while regarding the ohmic resistance Ro as a true value has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • the present disclosure has been made in view of this situation, and its purpose is to provide a technique that contributes to highly accurate estimation of the internal state of a battery.
  • a battery state analysis system includes a battery pack in which a plurality of cells are connected in series, or a parallel cell block in which a plurality of cells are connected in series are connected in series.
  • a data acquisition unit for acquiring voltage data and current data of each parallel cell block of the battery pack; and based on the voltage data and current data of each cell or each parallel cell block, and an ohmic resistance estimating unit for estimating the ohmic resistance value of each cell or each parallel cell block, and statistically processing the ohmic resistance value of each cell or each parallel cell block to obtain a single cell or one of a specific battery pack or a plurality of battery packs of the same type a statistical calculation unit for calculating a representative value of the ohmic resistance values of the parallel cell blocks;
  • it comprises a correction value generation unit that generates an external resistance correction value for correcting the deviation of the external resistance of each parallel cell block.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a battery state analysis system according to an embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a detailed configuration of a power supply system mounted on an electric vehicle
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a battery state analysis system according to an embodiment
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram for explaining ohmic resistance
  • FIG. 2 is a table summarizing properties of internal resistance and external resistance included in the ohmic resistance.
  • FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the breakdown of ohmic resistance components of a plurality of cells included in a battery pack at the beginning of use
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams showing specific examples of voltage waveforms during CC-CV charging of three cells connected in series.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of transition of estimated internal resistance values of 10 cells connected in series
  • 7 is a flowchart showing the flow of external resistance correction value generation processing by the battery state analysis system according to the embodiment;
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a battery state analysis system 1 according to an embodiment.
  • the battery state analysis system 1 according to the embodiment is a system used by at least one delivery company.
  • the battery state analysis system 1 is built on, for example, a company's own server installed in its own facility or data center that provides a battery state analysis service for the battery pack 41 (see FIG. 2) mounted on the electric vehicle 3. good too.
  • the battery state analysis system 1 may be built on a cloud server used based on a cloud service.
  • the battery state analysis system 1 may be constructed on a plurality of servers distributed and installed at a plurality of bases (data centers, company facilities).
  • the plurality of servers may be a combination of a plurality of in-house servers, a combination of a plurality of cloud servers, or a combination of in-house servers and cloud servers.
  • the network 5 is a general term for communication paths such as the Internet, leased lines, VPN (Virtual Private Network), and any communication medium or protocol.
  • a communication medium for example, a mobile phone network (cellular network), wireless LAN, wired LAN, optical fiber network, ADSL network, CATV network, etc. can be used.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • IP Internet Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • Ethernet registered trademark
  • a delivery company owns multiple electric vehicles 3 and multiple chargers 4, and uses multiple electric vehicles 3 for its delivery business.
  • the electric vehicle 3 can also be charged from a charger other than the charger 4 installed at the delivery base.
  • a delivery company has a delivery base for parking the electric vehicle 3 .
  • An operation management terminal device 2 is installed at the delivery base.
  • the operation management terminal device 2 is composed of, for example, a PC.
  • the operation management terminal device 2 is used for managing a plurality of electric vehicles 3 belonging to a delivery base.
  • the operation management terminal device 2 can access the battery state analysis system 1 via the network 5 and use the state analysis service of the battery pack mounted on the electric vehicle 3 .
  • the vehicle control unit 30 (see FIG. 2) of the electric vehicle 3 and the operation management terminal device 2 communicate via a network 5 (for example, wireless LAN), a CAN cable, or the like. It is possible to send and receive data.
  • the vehicle control unit 30 and the operation management terminal device 2 may be configured to exchange data via the network 5 even while the electric vehicle 3 is running.
  • the data server 6 acquires and accumulates traveling data from the operation management terminal device 2 or the electric vehicle 3.
  • the data server 6 may be an own server installed in the company's facility or data center of the delivery company or the battery condition analysis service company, or a cloud server used by the delivery company or the battery condition analysis service company. There may be. Also, each delivery company and battery state analysis service company may each have a data server 6 .
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the detailed configuration of the power supply system 40 mounted on the electric vehicle 3.
  • the power system 40 is connected to the motor 34 via the first relay RY ⁇ b>1 and the inverter 35 .
  • the inverter 35 converts the DC power supplied from the power supply system 40 into AC power and supplies the AC power to the motor 34 .
  • AC power supplied from the motor 34 is converted into DC power and supplied to the power supply system 40 .
  • the motor 34 is a three-phase AC motor, and rotates according to the AC power supplied from the inverter 35 during power running. During regeneration, rotational energy due to deceleration is converted into AC power and supplied to the inverter 35 .
  • the vehicle control unit 30 is a vehicle ECU (Electronic Control Unit) that controls the entire electric vehicle 3, and may be composed of, for example, an integrated VCM (Vehicle Control Module).
  • the wireless communication unit 36 has a modem and performs wireless signal processing for wireless connection to the network 5 via the antenna 36a. Examples of wireless communication networks to which the electric vehicle 3 can be wirelessly connected include a mobile phone network (cellular network), wireless LAN, V2I (Vehicle-to-Infrastructure), V2V (Vehicle-to-Vehicle), ETC system (Electronic Toll Collection System), DSRC (Dedicated Short Range Communications) can be used.
  • the first relay RY1 is a contactor inserted between the wiring connecting the power supply system 40 and the inverter 35.
  • the vehicle control unit 30 controls the first relay RY1 to be in the ON state (closed state) to electrically connect the power system 40 and the power system of the electric vehicle 3 .
  • the vehicle control unit 30 controls the first relay RY1 to be in the OFF state (open state) to electrically disconnect the power system 40 and the power system of the electric vehicle 3 .
  • switches such as semiconductor switches may be used instead of relays.
  • the battery pack 41 in the power supply system 40 can be externally charged.
  • electric vehicle 3 is connected to charger 4 via charging adapter 8 .
  • the charging adapter 8 is attached, for example, to the tip of the terminal of the charger 4 .
  • the controller within the charging adapter 8 establishes a communication channel with the controller within the charger 4 .
  • the charging adapter 8 is preferably configured with a small housing.
  • the driver of the electric vehicle 3 can easily carry the charging adapter 8, and can attach and use the charging adapter 8 to a charger 4 other than the charger 4 installed at the delivery base.
  • the charger 4 installed in public facilities, commercial facilities, gas stations, car dealers, or service areas of highways is equipped with the charging adapter 8. can be used as a charger 4 other than the charger 4 installed at a delivery base.
  • the charger 4 installed in public facilities, commercial facilities, gas stations, car dealers, or service areas of highways is equipped with the charging adapter 8. can be used as
  • the battery pack 41 inside the electric vehicle 3 can be charged from the charger 4 .
  • the charging adapter 8 passes through the electric power supplied from the charger 4 to the electric vehicle 3 .
  • the charging adapter 8 has a wireless communication function and can exchange data with the battery state analysis system 1 via the network 5 .
  • Charging adapter 8 functions as a gateway that relays communication between electric vehicle 3 and charger 4 , between electric vehicle 3 and battery state analysis system 1 , and between charger 4 and battery state analysis system 1 .
  • the charger 4 is connected to the commercial power system 7 and charges the battery pack 41 inside the electric vehicle 3 .
  • a second relay RY ⁇ b>2 is inserted between wiring connecting the power supply system 40 and the charger 4 .
  • switches such as semiconductor switches may be used instead of relays.
  • the battery management unit 42 turns on the second relay RY2 via the vehicle control unit 30 or directly before charging starts, and turns off the second relay RY2 after charging ends.
  • CHAdeMO registered trademark
  • ChaoJi GB/T
  • Combo Combined Charging System
  • CHAdeMO, ChaoJi, and GB/T employ CAN (Controller Area Network) as a communication method.
  • the Combo employs PLC (Power Line Communication) as a communication method.
  • communication lines are also included in the charging cable that uses the CAN method.
  • the vehicle control unit 30 establishes a communication channel with the control unit in the charging adapter 8 .
  • the communication signal is superimposed on the power line and transmitted.
  • the vehicle control unit 30 establishes a communication channel with the battery management unit 42 via an in-vehicle network (for example, CAN or LIN (Local Interconnect Network)). If the communication standard between the vehicle control unit 30 and the control unit in the charging adapter 8 differs from the communication standard between the vehicle control unit 30 and the battery management unit 42, the vehicle control unit 30 serves as a gateway function.
  • an in-vehicle network for example, CAN or LIN (Local Interconnect Network)
  • a power supply system 40 mounted on the electric vehicle 3 includes a battery pack 41 and a battery management unit 42 .
  • Battery pack 41 includes a plurality of cells.
  • FIG. 2 shows a configuration example in which a plurality of cells E1-En are connected in series. It should be noted that a plurality of parallel cell blocks configured by connecting a plurality of cells in parallel may be connected in series.
  • a lithium-ion battery cell, a nickel-hydrogen battery cell, a lead battery cell, or the like can be used as the cell.
  • an example using a lithium-ion battery cell (nominal voltage: 3.6-3.7V) will be assumed in this specification.
  • the series number of cells E1-En or parallel cell blocks is determined according to the driving voltage of the motor 34.
  • a shunt resistor Rs is connected in series with the plurality of cells E1-En or the plurality of parallel cell blocks. Shunt resistor Rs functions as a current sensing element. A Hall element may be used instead of the shunt resistor Rs.
  • a plurality of temperature sensors T1, T2 are installed in the battery pack 41 for detecting the temperature of the plurality of cells E1-En or the plurality of parallel cell blocks. A thermistor, for example, can be used as the temperature sensors T1 and T2.
  • One temperature sensor may be provided, for example, in a block of 6-8 cells or parallel cells.
  • the battery management unit 42 includes a voltage measurement unit 43, a temperature measurement unit 44, a current measurement unit 45, and a battery control unit 46.
  • a plurality of voltage lines are connected between each node of the plurality of cells E1-En connected in series or the plurality of parallel cell blocks and the voltage measuring unit 43.
  • FIG. The voltage measurement unit 43 measures the voltages V1-Vn of each cell E1-En or each parallel cell block by measuring the voltage between two adjacent voltage lines.
  • the voltage measurement unit 43 transmits the measured voltages V1 to Vn of each cell E1 to En or each parallel cell block to the battery control unit .
  • the voltage measurement unit 43 Since the voltage measurement unit 43 has a higher voltage than the battery control unit 46, the voltage measurement unit 43 and the battery control unit 46 are connected by a communication line while being insulated.
  • the voltage measurement unit 43 can be configured with an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a general-purpose analog front-end IC.
  • the voltage measurement section 43 includes a multiplexer and an A/D converter. The multiplexer sequentially outputs voltages between two adjacent voltage lines to the A/D converter. The A/D converter converts the analog voltage input from the multiplexer into a digital value.
  • the temperature measurement unit 44 includes voltage dividing resistors and an A/D converter.
  • the A/D converter sequentially converts a plurality of analog voltages divided by the plurality of temperature sensors T1 and T2 and a plurality of voltage dividing resistors into digital values and outputs the digital values to the battery control unit 46 .
  • the battery control unit 46 measures temperatures at a plurality of observation points within the battery pack 41 .
  • the current measurement unit 45 includes a differential amplifier and an A/D converter.
  • the differential amplifier amplifies the voltage across the shunt resistor Rs and outputs it to the A/D converter.
  • the A/D converter converts the analog voltage input from the differential amplifier into a digital value and outputs the digital value to the battery control unit 46 .
  • the battery control unit 46 measures the current I flowing through the plurality of cells E1-En or the plurality of parallel cell blocks based on the digital value.
  • the temperature measurement unit 44 and the current measurement unit 45 transmit analog voltages to the battery control unit. 46 and converted into a digital value by an A/D converter in the battery control unit 46 .
  • the battery control unit 46 Based on the voltage, temperature, and current of the cells E1-En or the parallel cell blocks measured by the voltage measurement unit 43, the temperature measurement unit 44, and the current measurement unit 45, the battery control unit 46 It manages the state of cells E1-En or multiple parallel cell blocks. When an overvoltage, undervoltage, overcurrent, or temperature abnormality occurs in at least one of the plurality of cells E1-En or the plurality of parallel cell blocks, the battery control unit 46 controls the second relay RY2 or the protection relay in the battery pack 41. (not shown) to protect the cell or block of parallel cells.
  • the battery control unit 46 can be composed of a microcontroller and non-volatile memory (for example, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), flash memory). Battery control unit 46 estimates the SOC of each of the plurality of cells E1-En or the plurality of parallel cell blocks.
  • non-volatile memory for example, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), flash memory.
  • the battery control unit 46 estimates the SOC by combining the OCV (Open Circuit Voltage) method and the current integration method.
  • the OCV method is a method of estimating the SOC based on the OCV of each cell measured by the voltage measuring unit 43 and the SOC-OCV curve of the cell.
  • the SOC-OCV curve of the cell is created in advance based on the characteristic test by the battery manufacturer and registered in the internal memory of the microcontroller at the time of shipment.
  • the current integration method is a method of estimating the SOC based on the OCV at the start of charging/discharging of each cell and the integrated value of the current measured by the current measuring unit 45 .
  • the measurement error of the current measurement unit 45 accumulates as the charge/discharge time increases.
  • the OCV method is affected by the measurement error of the voltage measurement unit 43 and the error due to the polarization voltage. Therefore, it is preferable to use the weighted average of the SOC estimated by the current integration method and the SOC estimated by the OCV method.
  • the battery control unit 46 periodically (for example, every 10 seconds) samples battery data including the voltage, current, temperature, and SOC of each cell E1-En or each parallel cell block, and sends the data to the vehicle control unit via an in-vehicle network. 30.
  • the vehicle control unit 30 can transmit battery data to the data server 6 in real time using the wireless communication unit 36 while the electric vehicle 3 is running.
  • the vehicle control unit 30 may store the battery data of the electric vehicle 3 in an internal memory and collectively transmit the battery data stored in the memory at a predetermined timing. For example, the vehicle control unit 30 collectively transmits the battery data accumulated in the memory to the operation management terminal device 2 after the end of business for the day. The operation management terminal device 2 collectively transmits the battery data of the plurality of electric vehicles 3 to the data server 6 at a predetermined timing.
  • the vehicle control unit 30 may collectively transmit the battery data stored in the memory to the charging adapter 8 having a network communication function or the charger 4 via the charging cable during charging from the charger 4. .
  • the charging adapter 8 or charger 4 having a network communication function transmits the received battery data to the data server 6 .
  • This example is effective for the electric vehicle 3 that does not have a wireless communication function.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the battery state analysis system 1 according to the embodiment.
  • the battery state analysis system 1 includes a processing section 11 , a storage section 12 and a communication section 13 .
  • the communication unit 13 is a communication interface (for example, NIC: Network Interface Card) for connecting to the network 5 by wire or wirelessly.
  • NIC Network Interface Card
  • the processing unit 11 includes a data acquisition unit 111 , an ohmic resistance estimation unit 112 , a statistical calculation unit 113 and a correction value generation unit 114 .
  • the functions of the processing unit 11 can be realized by cooperation of hardware resources and software resources, or only by hardware resources.
  • hardware resources CPU, ROM, RAM, GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), and other LSIs can be used.
  • Programs such as operating systems and applications can be used as software resources.
  • the storage unit 12 includes non-volatile recording media such as HDDs and SSDs, and stores various data.
  • Storage unit 12 includes resistance correction value holding unit 121 .
  • the resistance correction value holding unit 121 holds, for each battery pack 41 , an external resistance correction value for correcting the deviation of the external resistance of each cell or each parallel cell block included in the battery pack 41 .
  • the data acquisition unit 111 acquires battery data of a specific battery pack 41 mounted on the electric vehicle 3 from the data server 6 .
  • the battery data includes voltage data and current data for each cell or each parallel cell block of a specific battery pack 41 .
  • the data acquisition unit 111 acquires voltage data and current data of each cell or each parallel cell block for a predetermined period (for example, one month) from the start of use of a specific battery pack 41 .
  • the ohmic resistance estimation unit 112 estimates the ohmic resistance value of each cell or each parallel cell block of the battery pack 41 based on the voltage data and current data of each cell or each parallel cell block of the battery pack 41 .
  • Ohmic resistance is a resistance component that has linear current-voltage characteristics according to Ohm's law. The ohmic resistance is divided into the internal resistance of the battery (for example, electrolyte components, etc.) and the external resistance (for example, wiring resistance, contact resistance, etc.).
  • Fig. 4 is an equivalent circuit diagram for explaining the ohmic resistance.
  • the battery pack 41 includes a plurality of single cells connected in series. Note that the following description also applies to an example in which the battery pack 41 includes a plurality of parallel cell blocks connected in series.
  • the measured current of the battery pack 41 is I, and the measured voltages of the plurality of cells E1, E2, .
  • Ro1, Ro2, . . . , Ron be the ohmic resistances of the plurality of cells E1, E2, .
  • the resistance components outside the cell are Rext1, Rext2, .
  • FIG. 5 is a table summarizing the properties of the internal resistance Rint and the external resistance Rext included in the ohmic resistance Ro.
  • the internal resistance Rint depends on the battery state (eg, temperature, SOC, SOH (State Of Health), etc.). For example, the higher the temperature, the lower the internal resistance Rint.
  • the external resistance Rext basically does not depend on the battery state.
  • the variation among the internal resistances Rint1-Rintn of the plurality of cells E1-En included in the battery pack 41 tends to be small at the beginning of use and increase toward the end of use. Since a plurality of cells of the same type are normally used in the battery pack 41, the internal resistance Rint at the initial stage of use will be uniform if there is no problem with the manufacturing quality. On the other hand, the rate of deterioration of the cells varies depending on the position of the cells in the battery pack 41, environmental conditions, method of use, individual differences, etc. Therefore, variations in the internal resistance Rint increase toward the end of use.
  • the variation among the external resistances Rext1-Rextn of the plurality of cells E1-En included in the battery pack 41 can be regarded as substantially constant regardless of the length of the usage period.
  • the external resistance Rext is determined by mechanical parameters at the time of manufacture, and the influence of deterioration of mechanical parts (such as busbars) is small compared to the influence of deterioration of cells, and can be ignored as long as there is no disconnection, poor contact, etc. degree.
  • FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the breakdown of ohmic resistance components of a plurality of cells E1-En included in the battery pack 41 at the initial stage of use.
  • the example shown in FIG. 5 shows an example in which the external resistance Rext1 of the cell E1 is higher than the external resistances Rext2-Rextn of the other cells E2-En. This suggests the possibility that the wiring resistance and contact resistance of the cell E1 are higher than those of the other cells E2-En. Since it is in the initial stage of use, the internal resistances Rint1-Rintn of the plurality of cells E1-En are uniform.
  • the ohmic resistance estimator 112 calculates the following (Equation 1) to estimate the ohmic resistances Ro1-Ron of the plurality of cells E1-En of the battery pack 41, respectively.
  • Roi(t)
  • i is a variable between 1 and n.
  • ⁇ Vi (t) is the difference voltage between the measured voltage at the sampling time (t) and the measured voltage at the sampling time (t ⁇ 1)
  • ⁇ I (t) is the measured current at the sampling time (t) and the sampling time (t ⁇ 1) is the difference current of the measured current. Since the ohmic resistance Roi can be estimated more accurately by calculating it based on short-term voltage and current changes, it is desirable to obtain the differential voltage ⁇ Vi and the differential current ⁇ I between adjacent sampling points. Note that the differential voltage ⁇ Vi and the differential current ⁇ I between two or more sampling points may be used.
  • the ohmic resistance Roi cannot be calculated from the battery data in the section where the current I does not flow.
  • the ohmic resistance estimating unit 112 obtains battery data of the plurality of cells E1-En included in the battery pack 41 for a predetermined period (for example, one month) based on the voltage data and current data in the charging/discharging section. , estimate the ohmic Ro1(t)-Ron(t) of each of the plurality of cells E1-En at each sampling time (t) of the charging/discharging interval.
  • the statistical calculation unit 113 statistically processes the ohmic resistances Ro1(t)-Ron(t) of the plurality of cells E1-En included in the specific battery pack 41 at each sampling time (t), and obtains the sampling time (t ), the representative value Ro_rep(t) of the ohmic resistance Ro of the single cell of the specific battery pack 41 is calculated. For example, as the representative value Ro_rep(t) of the ohmic resistance Ro of the single cell at each sampling time (t), use the median value or average value of the ohmic resistances Ro1(t)-Ron(t) of the plurality of cells E1-En. can do. In the following, assume an example using the median.
  • the correction value generation unit 114 calculates the difference between the ohmic resistance Ro1(t)-Ron(t) of each cell E1-En included in the specific battery pack 41 and the representative value Ro_rep(t) of the ohmic resistance Ro of the single cell. Based on this, external resistance correction values Rextc1(t)-Rextcn(t) for correcting deviations of the external resistances Rext1(t)-Rextn(t) of the cells E1-En are generated.
  • the statistical calculation unit 113 statistically processes the external resistance correction values Rextc1(t)-Rextcn(t) of the cells E1-En at a plurality of sampling times (t), and calculates the external resistance correction values of the cells E1-En.
  • a representative value Rextc1_rep-Rextcn_rep of Rextc1-Rextcn is calculated.
  • the median value or average value of the external resistance correction values Rextc1-Rextcn of each cell E1-En can be used as the representative values Rextc1_rep-Rextcn_rep of the external resistance correction values Rextc1-Rextcn of each cell E1-En.
  • the statistical calculation unit 113 may set the representative value Rextc_rep of the external resistance correction value Rextc of the cells whose absolute value is equal to or less than a predetermined value to zero.
  • the predetermined value can be set by the designer in consideration of the calculation cost of the battery state analysis system 1 and the like.
  • the statistical calculation unit 113 stores the calculated representative values Rextc1_rep-Rextcn_rep of the external resistance correction values Rextc1-Rextcn of each cell E1-En as the external resistance correction registered values Rextc1_rep-Rextcn_rep of each cell E1-En, and stores them in the resistance correction value holding unit. 121.
  • the external resistance correction registered values Rextc1_rep-Rextcn_rep of each cell E1-En stored in the resistance correction value holding unit 121 can be used to correct the cell voltage as shown in the following (Equation 2).
  • Vic Vi ⁇ I ⁇ Rextci_rep (Formula 2) Vic is the measured voltage of the cell Ei after correction, Vi is the measured voltage of the cell Ei before correction, I is the measured current of the cell Ei, and Rextci_rep is the external resistance correction registered value of the cell Ei.
  • FIGS. 7(a)-(b) are diagrams showing specific examples of voltage waveforms during CC-CV charging of three cells E1-E3 connected in series.
  • the measured voltage V3 of the cell E3 is higher than the measured voltages V1 and V2 of the other cells E1 and E2. This suggests that the external resistance Rext3 of cell E3 is higher than the external resistances Rext1, Rext2 of the other cells E1, E2.
  • FIG. 7(b) shows the measured voltage Vc3 after the measured voltage V3 of the cell E3 is corrected by the above (formula 2). As a result, a waveform close to the original measured voltage of the cell E3 is obtained.
  • the external resistance correction registered values Rextc1_rep-Rextcn_rep of each cell E1-En stored in the resistance correction value holding unit 121 can also be used to correct the internal resistance, as shown in (Equation 3) below.
  • Roci (
  • Roci is the estimated internal resistance value of the cell Ei after correction
  • ⁇ Vi is the change in the measured voltage of the cell Ei
  • ⁇ I is the change in the measured current of the cell Ei
  • Rextci_rep is the corrected external resistance registered value of the cell Ei.
  • the external resistance correction registered value Rextci_rep of each cell E1-En of the specific battery pack 41 is the electric vehicle 3 equipped with the specific battery pack 41 or the operation management terminal device that manages the electric vehicle 3. 2 may be notified.
  • FIG. 8 is a diagram showing a transition example of internal resistance estimated values of 10 cells E1 to E10 connected in series.
  • of the cell E10 is higher than the estimated internal resistance values of the other cells E1 to E9 by about 5 m ⁇ .
  • a similar trend can be seen at any sampling point.
  • a possible cause for this is that the contact resistance of the bus bar of the cell E10 is high.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the flow of external resistance correction value generation processing by the battery state analysis system 1 according to the embodiment.
  • the data acquisition unit 111 acquires battery data of each cell E1-En for one month from the start of use of the specific battery pack 41 mounted on the electric vehicle 3 from the data server 6 (S10).
  • the statistical calculation unit 113 statistically processes the ohmic resistances Ro1(t)-Ron(t) of the cells E1-En at each sampling time (t) to obtain a representative ohmic resistance Ro of the single cell of the specific battery pack 41.
  • a value Ro_rep(t) is calculated (S12).
  • the correction value generation unit 114 subtracts the representative value Ro_rep(t) of the ohmic resistance Ro of the single cell from the ohmic resistance Roi(t) of each cell E1-En at each sampling time (t) to obtain each sampling time ( t), an external resistance correction value Rextci(t) for each cell E1-En is generated (S13).
  • the statistical calculation unit 113 statistically processes the external resistance correction values Rextci(t) of the cells E1-En at a plurality of sampling times (t), and obtains a representative value Rextci_rep of the external resistance correction values Rextci of the cells E1-En. is calculated (S14).
  • the statistical calculation unit 113 stores the calculated representative value Rextci_rep of the external resistance correction values Rextci of each cell E1-En in the resistance correction value holding unit 121 as a registered value (S15).
  • variations in the ohmic resistance of a plurality of series-connected cells or parallel cell blocks are regarded as variations in the external resistance of the cells or parallel cell blocks, and an external resistance correction value is generated. By doing so, it is possible to contribute to highly accurate estimation of the internal state of the cell or parallel cell block.
  • the external resistance correction value is calculated once at the beginning, assuming that the external resistance hardly changes due to the environmental conditions (temperature, etc.) and elapsed years.
  • the timing for calculation is not limited to any season. Therefore, an external resistance correction value for each cell or each parallel cell block can be easily generated.
  • the influence of external factors was not considered when estimating the internal resistance of a cell or parallel cell block.
  • the internal state of a cell or parallel cell block can be estimated with higher accuracy by considering the influence of external factors on the cell or parallel cell block.
  • a very simple calculation method can be used to distinguish between a resistance that is not affected by temperature (external resistance) and a resistance that is affected by temperature (internal resistance).
  • there is no need to perform computationally expensive calculations such as the sequential least squares method, the least squares method, or the Kalman filter to identify the parameters of the internal resistance. Therefore, even when a cloud server or the like handles a large amount of data, an increase in computational resources can be suppressed.
  • an external resistance correction value for each cell or each parallel cell block of the same type of battery pack it is possible to generate an external resistance correction value for each cell or each parallel cell block of the same type of battery pack.
  • the variation of the external resistance correction value and computational resources can be reduced. Even if a specific battery pack contains an abnormal sensor or deteriorated cells, it is possible to generate an external resistance correction value with reduced influence.
  • the battery state analysis system 1 connected to the network 5 generates an external resistance correction value for a cell or parallel cell block in the battery pack 41 mounted on the electric vehicle 3.
  • the battery state analysis system 1 may be incorporated within the battery control section 46 .
  • the battery state analysis system 1 may be incorporated within the charger 4 or charging adapter 8 .
  • the battery state analysis system 1 is not limited to generating external resistance correction values for cells or parallel cell blocks in the battery pack 41 mounted on the electric vehicle 3 .
  • it can also be used to generate external resistance correction values for cells in battery packs or parallel cell blocks mounted on electric ships, multicopters (drone), electric motorcycles, electric bicycles, stationary power storage systems, smartphones, tablets, notebook PCs, etc. Applicable.
  • the embodiment may be specified by the following items.
  • Each cell (E1-En) of a battery pack (41) in which a plurality of cells (E1-En) are connected in series, or a battery in which parallel cell blocks in which a plurality of cells (E1-En) are connected in series are connected in series a data acquisition unit (111) for acquiring voltage data and current data of each parallel cell block of the pack (41);
  • Item 2 Item 1, characterized in that the data acquisition unit (111) acquires voltage data and current data of each cell (E1-En) or each parallel cell block of the battery pack (41) for a predetermined period from the start of use. A battery condition analysis system (1) as described. According to this, it is possible to generate a highly accurate external resistance correction value by using battery data in a period when the internal resistance is uniform.
  • the statistical calculation unit (113) calculates the median value of the ohmic resistance values of all cells (E1-En) or all parallel cell blocks of a specific battery pack (41) or a plurality of battery packs (41) of the same type.
  • the correction value generation unit (114) (E1-En) or an external resistance correction value for each parallel cell block Based on the difference between the ohmic resistance value of each cell (E1-En) or each parallel cell block and the median value or average value of the ohmic resistance values, the correction value generation unit (114) (E1-En) or an external resistance correction value for each parallel cell block. According to this, the external resistance correction value of each cell (E1-En) or each parallel cell block can be generated with high accuracy.
  • the statistical calculation unit (113) calculating the median or average value of the ohmic resistance values of all the cells (E1-En) or all the parallel cell blocks at each sampling time within the predetermined period; A representative value of a plurality of external resistance correction values of each cell (E1-En) or each parallel cell block generated by the correction value generation unit (114) at a plurality of sampling times within the predetermined period is defined as a registered value.
  • the battery state analysis system (1) according to item 3, wherein the calculation is performed as: According to this, the external resistance correction value of each cell (E1-En) or each parallel cell block can be generated with high accuracy.
  • the statistical calculation unit (113) sets the representative value of the external resistance correction value of the cell (Ei) or the parallel cell block whose absolute value of the representative value of the external resistance correction value is equal to or less than a predetermined value to zero.
  • Each cell (E1-En) of a battery pack (41) in which a plurality of cells (E1-En) are connected in series, or a battery in which parallel cell blocks in which a plurality of cells (E1-En) are connected in series are connected in series obtaining voltage and current data for each parallel cell block of the pack (41); estimating the ohmic resistance value of each cell (E1-En) or each parallel cell block based on the voltage data and current data of each cell (E1-En) or each parallel cell block; By statistically processing the ohmic resistance values of each cell (E1-En) or each parallel cell block, a single cell (E1-En) of a specific battery pack (41) or a plurality of battery packs (41) of the same type or calculating a representative value of the ohmic resistance of one parallel cell block; Based on the difference between the ohmic resistance value of each cell (E1-En) or each parallel cell block and the representative value of the ohmic resistance value, the external resistance of
  • Each cell (E1-En) of a battery pack (41) in which a plurality of cells (E1-En) are connected in series, or a battery in which parallel cell blocks in which a plurality of cells (E1-En) are connected in series are connected in series a process of obtaining voltage data and current data for each parallel cell block of the pack (41); a process of estimating the ohmic resistance value of each cell (E1-En) or each parallel cell block based on the voltage data and current data of each cell (E1-En) or each parallel cell block; By statistically processing the ohmic resistance values of each cell (E1-En) or each parallel cell block, a single cell (E1-En) of a specific battery pack (41) or a plurality of battery packs (41) of the same type or a process of calculating a representative value of ohmic resistance values of one parallel cell block; Based on the difference between the ohmic resistance value of each cell (E1-En) or each parallel cell block and the representative value
  • the present disclosure can be used to estimate the external state of the battery.
  • 1 Battery state analysis system 1 Battery state analysis system, 2 Operation management terminal device, 3 Electric vehicle, 4 Charger, 5 Network, 6 Data server, 7 Commercial power system, 8 Charging adapter, 11 Processing unit, 111 Data acquisition unit, 112 Ohmic resistance estimation unit 113 Statistical calculation unit 114 Correction value generation unit 12 Storage unit 121 Resistance correction value holding unit 30 Vehicle control unit 34 Motor 35 Inverter 36 Wireless communication unit 36a Antenna 40 Power supply system 41 Battery pack 42 Battery management unit, 43 Voltage measurement unit, 44 Temperature measurement unit, 45 Current measurement unit, 46 Battery control unit, E1-En cells, RY1-RY2 relays, T1-T2 temperature sensors, Rs shunt resistors.

Abstract

オーミック抵抗推定部１１２は、電池パックの各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定する。統計演算部１１３は、各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パックまたは同一種類の複数の電池パックの、単セルまたは１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出する。補正値生成部１１４は、各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成する。

Description

電池状態分析システム、電池状態分析方法、および電池状態分析プログラム
　本開示は、電池の外部状態を推定する電池状態分析システム、電池状態分析方法、および電池状態分析プログラムに関する。
　直列接続された複数の単セルまたは並列セルブロック（複数のセルが並列接続されて構成される）を含む電池パックにおいて、充放電中に特定の単セルまたは並列セルブロックの電圧が、他の単セルまたは並列セルブロックの電圧とずれる場合がある。本発明者の解析によれば、同一種類の電池パックにおいて、同じ位置の単セルまたは並列セルブロックでずれが発生する傾向があるため、ずれの原因は電池外部の機構的要因 (例えば、配線抵抗、接触抵抗等の外部抵抗)にあると推定される。この電池外部の機構的要因は、電池の内部状態（例えば、内部抵抗等）を推定する際の推定誤差につながる。
　電池の内部状態を推定する方法に関し、並列電池ブロック毎の内部抵抗等のパラメータを全ブロックの平均値で割ることでブロック毎のパラメータ比を算出、ブロック毎のパラメータ比の移動平均値と現在のパラメータ比の差分により劣化状態を判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、温度の影響を受けない抵抗Ｒａ、温度の影響を受ける抵抗Ｒｂから、電池のオーミック抵抗Ｒｏ（Ｒｏ＝Ｒａ＋Ｒｂ、Ｒｂ＝Ａ＊ｅｘｐ（Ｂ／Ｔ（ｔ））を定義し、ΔＶ／ΔＩによるオーミック抵抗Ｒｏを真値とみなして、上記式のＲａ、Ａ、Ｂのパラメータを逐次同定することで内部抵抗を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０２１－１７３５５１号公報 特開２０２１－５６０９５号公報
　上記のいずれの方法も電池外部要因の影響を考慮していないため、内部状態を推定する際に誤差が発生する可能性がある。
　本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、電池の内部状態の高精度な推定に寄与する技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本開示のある態様の電池状態分析システムは、複数のセルが直列接続された電池パックの各セル、または複数のセルが並列接続された並列セルブロックが直列接続された電池パックの各並列セルブロックの、電圧データと電流データを取得するデータ取得部と、前記各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定するオーミック抵抗推定部と、前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パックまたは同一種類の複数の電池パックの、単セルまたは１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出する統計演算部と、前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成する補正値生成部と、を備える。
　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本開示の表現を装置、システム、方法、コンピュータプログラム等の間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
　本開示によれば、電池の内部状態の高精度な推定に寄与することができる。
実施の形態に係る電池状態分析システムを説明するための図である。 電動車両に搭載された電源システムの詳細な構成を説明するための図である。 実施の形態に係る電池状態分析システムの構成例を示す図である。 オーミック抵抗を説明するための等価回路図である。 オーミック抵抗に含まれる内部抵抗と外部抵抗の性質を表にまとめた図である。 使用初期の電池パックに含まれる複数のセルのオーミック抵抗成分の内訳の具体例を示す図である。 図７（ａ）－（ｂ）は、直列接続された３つのセルのＣＣ－ＣＶ充電時の電圧波形の具体例を示す図である。 直列接続された１０個のセルの内部抵抗推定値の推移例を示す図である。 実施の形態に係る電池状態分析システムによる外部抵抗補正値生成処理の流れを示すフローチャートである。
　図１は、実施の形態に係る電池状態分析システム１を説明するための図である。実施の形態に係る電池状態分析システム１は、少なくとも一つの配送事業者により利用されるシステムである。電池状態分析システム１は例えば、電動車両３に搭載された電池パック４１（図２参照）の電池状態分析サービスを提供する事業者の自社施設またはデータセンタに設置された自社サーバ上に構築されてもよい。また、電池状態分析システム１は、クラウドサービスに基づき利用するクラウドサーバ上に構築されてもよい。また、電池状態分析システム１は、複数の拠点（データセンタ、自社施設）に分散して設置された複数のサーバ上に構築されてもよい。当該複数のサーバは、複数の自社サーバの組み合わせ、複数のクラウドサーバの組み合わせ、自社サーバとクラウドサーバの組み合わせのいずれであってもよい。
　ネットワーク５は、インターネット、専用線、ＶＰＮ(Virtual Private Network)等の通信路の総称であり、その通信媒体やプロトコルは問わない。通信媒体として例えば、携帯電話網（セルラー網）、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、光ファイバ網、ＡＤＳＬ網、ＣＡＴＶ網等を使用することができる。通信プロトコルとして例えば、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＩＰ（Internet Protocol）、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）／ＩＰ、イーサネット（登録商標）等を使用することができる。
　配送事業者は複数の電動車両３と複数の充電器４を保有し、複数の電動車両３を配送事業に活用している。なお、電動車両３は配送拠点に設置されている充電器４以外の充電器からも充電することができる。配送事業者は電動車両３を駐車しておくための配送拠点を有する。配送拠点には運行管理端末装置２が設置される。運行管理端末装置２は例えば、ＰＣで構成される。運行管理端末装置２は、配送拠点に所属する複数の電動車両３の管理に使用される。
　運行管理端末装置２は、ネットワーク５を介して電池状態分析システム１にアクセスして、電動車両３に搭載された電池パックの状態分析サービスを利用することができる。電動車両３が配送拠点に駐車している状態において、電動車両３の車両制御部３０（図２参照）と運行管理端末装置２は、ネットワーク５（例えば、無線ＬＡＮ）、ＣＡＮケーブル等を介してデータの授受が可能である。電動車両３の走行中においても、車両制御部３０と運行管理端末装置２が、ネットワーク５を介したデータの授受が可能に構成されていてもよい。
　データサーバ６は、運行管理端末装置２または電動車両３から走行データを取得し、蓄積する。データサーバ６は、配送事業者または電池状態分析サービス事業者の自社施設またはデータセンタに設置された自社サーバであってもよいし、配送事業者または電池状態分析サービス事業者が利用するクラウドサーバであってもよい。また、各配送事業者と、電池状態分析サービス事業者がそれぞれデータサーバ６を有していてもよい。
　図２は、電動車両３に搭載された電源システム４０の詳細な構成を説明するための図である。電源システム４０は、第１リレーＲＹ１及びインバータ３５を介してモータ３４に接続される。インバータ３５は力行時、電源システム４０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３４に供給する。回生時、モータ３４から供給される交流電力を直流電力に変換して電源システム４０に供給する。モータ３４は三相交流モータであり、力行時、インバータ３５から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ３５に供給する。
　車両制御部３０は電動車両３全体を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、例えば、統合型のＶＣＭ（Vehicle Control Module）で構成されていてもよい。無線通信部３６はモデムを有し、アンテナ３６ａを介してネットワーク５に無線接続するための無線信号処理を行う。電動車両３が無線接続可能な無線通信網として、例えば、携帯電話網（セルラー網）、無線ＬＡＮ、Ｖ２Ｉ（Vehicle-to-Infrastructure）、Ｖ２Ｖ（Vehicle-to-Vehicle）、ＥＴＣシステム（Electronic Toll Collection System）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）を使用することができる。
　第１リレーＲＹ１は、電源システム４０とインバータ３５を繋ぐ配線間に挿入されるコンタクタである。車両制御部３０は、走行時、第１リレーＲＹ１をオン状態（閉状態）に制御し、電源システム４０と電動車両３の動力系を電気的に接続する。車両制御部３０は非走行時、原則として第１リレーＲＹ１をオフ状態（開状態）に制御し、電源システム４０と電動車両３の動力系を電気的に遮断する。なお、リレーの代わりに、半導体スイッチ等の他の種類のスイッチを用いてもよい。
　電動車両３は充電器４に接続することにより、電源システム４０内の電池パック４１を外部から充電することができる。本実施の形態では、電動車両３は充電アダプタ８を介して充電器４に接続される。充電アダプタ８は例えば、充電器４の端子の先端に装着される。充電アダプタ８が充電器４に装着されると、充電アダプタ８内の制御部は、充電器４内の制御部と通信チャンネルを確立する。
　充電アダプタ８は、小型筐体で構成されることが好ましい。その場合、電動車両３の運転者は、充電アダプタ８を容易に持ち運ぶことができ、配送拠点に設置された充電器４以外の充電器４にも充電アダプタ８を装着して使用することができる。例えば、配送拠点に設置された充電器４以外の充電器４として、公共施設、商業施設、ガソリンスタンド、カーディーラー、または高速道路のサービスエリアに設置された充電器４に、充電アダプタ８を装着して使用することができる。
　充電器４に装着された充電アダプタ８と電動車両３が充電ケーブルで接続されると、充電器４から電動車両３内の電池パック４１を充電可能な状態となる。充電アダプタ８は、充電器４から供給される電力を電動車両３にパススルーする。充電アダプタ８は、無線通信機能を有し、ネットワーク５を介して電池状態分析システム１とデータの授受が可能である。充電アダプタ８は、電動車両３と充電器４間、電動車両３と電池状態分析システム１間、および充電器４と電池状態分析システム１間の通信を中継するゲートウェイとして機能する。
　充電器４は商用電力系統７に接続され、電動車両３内の電池パック４１を充電する。電動車両３において、電源システム４０と充電器４を繋ぐ配線間に第２リレーＲＹ２が挿入される。なお、リレーの代わりに、半導体スイッチ等の他の種類のスイッチを用いてもよい。電池管理部４２は、充電開始前に、車両制御部３０を介してまたは直接、第２リレーＲＹ２をオン状態に制御し、充電終了後に第２リレーＲＹ２をオフ状態に制御する。
　一般的に、普通充電の場合は交流で、急速充電の場合は直流で充電される。交流（例えば、単相１００／２００Ｖ）で充電される場合、第２リレーＲＹ２と電池パック４１との間に挿入されるＡＣ／ＤＣコンバータ（不図示）により、交流電力が直流電力に変換される。直流で充電される場合、充電器４は、商用電力系統７から供給される交流電力を全波整流し、フィルタで平滑化することにより直流電力を生成する。
　急速充電規格として例えば、ＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）、ＣｈａｏＪｉ、ＧＢ／Ｔ、Ｃｏｍｂｏ(Combined Charging System)を使用することができる。ＣＨＡｄｅＭＯ２．０では、最大出力（仕様）が１０００Ｖ×４００Ａ＝４００ｋＷと規定されている。ＣＨＡｄｅＭＯ３．０では、最大出力（仕様）が１５００Ｖ×６００Ａ＝９００ｋＷと規定されている。ＣｈａｏＪｉでは、最大出力（仕様）が１５００Ｖ×６００Ａ＝９００ｋＷと規定されている。ＧＢ／Ｔでは、最大出力（仕様）が７５０Ｖ×２５０Ａ＝１８５ｋＷと規定されている。Ｃｏｍｂｏでは、最大出力（仕様）が９００Ｖ×４００Ａ＝３５０ｋＷと規定されている。ＣＨＡｄｅＭＯ、ＣｈａｏＪｉ、ＧＢ／Ｔでは、通信方式としてＣＡＮ（Controller Area Network）が採用されている。Ｃｏｍｂｏでは、通信方式としてＰＬＣ（Power Line Communication）が採用されている。
　ＣＡＮ方式を採用した充電ケーブル内には電力線に加えて通信線も含まれている。当該充電ケーブルで電動車両３と充電アダプタ８が接続されると、車両制御部３０は充電アダプタ８内の制御部と通信チャンネルを確立する。なお、ＰＬＣ方式を採用した充電ケーブルでは、通信信号が電力線に重畳されて伝送される。
　車両制御部３０は電池管理部４２と、車載ネットワーク（例えば、ＣＡＮやＬＩＮ（Local Interconnect Network））を介して通信チャンネルを確立する。車両制御部３０と充電アダプタ８内の制御部間の通信規格と、車両制御部３０と電池管理部４２間の通信規格が異なる場合、車両制御部３０がゲートウェイ機能を担う。
　電動車両３に搭載された電源システム４０は、電池パック４１と電池管理部４２を備える。電池パック４１は複数のセルを含む。図２では、複数のセルＥ１－Ｅｎが直列接続された構成例を示している。なお、複数のセルが並列接続されて構成される並列セルブロックが複数、直列接続された構成であってもよい。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。セルＥ１－Ｅｎまたは並列セルブロックの直列数は、モータ３４の駆動電圧に応じて決定される。
　複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックと直列に、シャント抵抗Ｒｓが接続される。シャント抵抗Ｒｓは電流検出素子として機能する。なお、シャント抵抗Ｒｓの代わりにホール素子を用いてもよい。電池パック４１内に、複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックの温度を検出するための複数の温度センサＴ１、Ｔ２が設置される。温度センサＴ１、Ｔ２には例えば、サーミスタを使用することができる。温度センサは例えば、６～８個のセルまたは並列セルブロックに、一つ設けられてもよい。
　電池管理部４２は、電圧計測部４３、温度計測部４４、電流計測部４５、及び電池制御部４６を備える。直列接続された複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックの各ノードと、電圧計測部４３との間は複数の電圧線で接続される。電圧計測部４３は、隣接する二本の電圧線間の電圧をそれぞれ計測することにより、各セルＥ１－Ｅｎまたは各並列セルブロックの電圧Ｖ１－Ｖｎを計測する。電圧計測部４３は、計測した各セルＥ１－Ｅｎまたは各並列セルブロックの電圧Ｖ１－Ｖｎを電池制御部４６に送信する。
　電圧計測部４３は電池制御部４６に対して高圧であるため、電圧計測部４３と電池制御部４６間は絶縁された状態で、通信線で接続される。電圧計測部４３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）または汎用のアナログフロントエンドＩＣで構成することができる。電圧計測部４３はマルチプレクサ及びＡ／Ｄ変換器を含む。マルチプレクサは、隣接する二本の電圧線間の電圧を上から順番にＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、マルチプレクサから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換する。
　温度計測部４４は、分圧抵抗及びＡ／Ｄ変換器を含む。Ａ／Ｄ変換器は、複数の温度センサＴ１、Ｔ２と複数の分圧抵抗によりそれぞれ分圧された複数のアナログ電圧を順次、デジタル値に変換して電池制御部４６に出力する。電池制御部４６は、電池パック４１内の複数の観測点の温度を計測する。
　電流計測部４５は、差動アンプ及びＡ／Ｄ変換器を含む。差動アンプは、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を増幅してＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、差動アンプから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して電池制御部４６に出力する。電池制御部４６は、当該デジタル値をもとに複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックに流れる電流Ｉを計測する。
　なお、電池制御部４６内にＡ／Ｄ変換器が搭載されており、電池制御部４６にアナログ入力ポートが設置されている場合、温度計測部４４及び電流計測部４５はアナログ電圧を電池制御部４６に出力し、電池制御部４６内のＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換してもよい。
　電池制御部４６は、電圧計測部４３、温度計測部４４、及び電流計測部４５により計測された複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックの電圧、温度、及び電流をもとに複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックの状態を管理する。電池制御部４６は、複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックの少なくとも一つに、過電圧、過小電圧、過電流または温度異常が発生すると、第２リレーＲＹ２または電池パック４１内の保護リレー（不図示）をターンオフさせて当該セルまたは並列セルブロックを保護する。
　電池制御部４６は、マイクロコントローラ及び不揮発メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ）により構成することができる。電池制御部４６は、複数のセルＥ１－Ｅｎまたは複数の並列セルブロックのそれぞれのＳＯＣを推定する。
　電池制御部４６は、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法と電流積算法を組み合わせて、ＳＯＣを推定する。ＯＣＶ法は、電圧計測部４３により計測される各セルのＯＣＶと、セルのＳＯＣ－ＯＣＶカーブをもとにＳＯＣを推定する方法である。セルのＳＯＣ－ＯＣＶカーブは、電池メーカによる特性試験に基づき予め作成され、出荷時にマイクロコントローラの内部メモリ内に登録される。
　電流積算法は、各セルの充放電開始時のＯＣＶと、電流計測部４５により計測される電流の積算値をもとにＳＯＣを推定する方法である。電流積算法は、充放電時間が長くなるにつれて、電流計測部４５の計測誤差が累積していく。一方、ＯＣＶ法は、電圧計測部４３の計測誤差および分極電圧による誤差の影響を受ける。したがって、電流積算法により推定されたＳＯＣと、ＯＣＶ法により推定されたＳＯＣを加重平均して使用することが好ましい。
　電池制御部４６は、各セルＥ１－Ｅｎまたは各並列セルブロックの電圧、電流、温度、ＳＯＣを含む電池データを定期的（例えば、１０秒間隔）にサンプリングし、車載ネットワークを介して車両制御部３０に送信する。車両制御部３０は、電動車両３の走行中、無線通信部３６を使用して電池データをデータサーバ６にリアルタイムに送信することができる。
　なお車両制御部３０は、電動車両３の電池データを内部のメモリに蓄積し、所定のタイミングでメモリに蓄積されている電池データを一括送信してもよい。例えば、車両制御部３０は、一日の営業終了後に、メモリに蓄積されている電池データを運行管理端末装置２に一括送信する。運行管理端末装置２は、所定のタイミングで複数の電動車両３の電池データをデータサーバ６に一括送信する。
　また車両制御部３０は、充電器４からの充電時に充電ケーブルを介して、メモリに蓄積されている電池データを、ネットワーク通信機能を備えた充電アダプタ８または充電器４に一括送信してもよい。ネットワーク通信機能を備えた充電アダプタ８または充電器４は、受信した電池データをデータサーバ６に送信する。この例は、無線通信機能を搭載していない電動車両３に有効である。
　図３は、実施の形態に係る電池状態分析システム１の構成例を示す図である。電池状態分析システム１は、処理部１１、記憶部１２及び通信部１３を備える。通信部１３は、有線または無線によりネットワーク５に接続するための通信インタフェース（例えば、ＮＩＣ：Network Interface Card）である。
　処理部１１は、データ取得部１１１、オーミック抵抗推定部１１２、統計演算部１１３及び補正値生成部１１４を含む。処理部１１の機能はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。
　記憶部１２は、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の不揮発性の記録媒体を含み、各種データを記憶する。記憶部１２は、抵抗補正値保持部１２１を含む。抵抗補正値保持部１２１は、電池パック４１ごとに、電池パック４１に含まれる各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を保持する。
　データ取得部１１１は、データサーバ６から、電動車両３に搭載された特定の電池パック４１の電池データを取得する。当該電池データには、特定の電池パック４１の各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データが含まれる。データ取得部１１１は、特定の電池パック４１の使用開始から所定期間（例えば、１ヶ月）の各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データを取得する。
　オーミック抵抗推定部１１２は、電池パック４１の各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、電池パック４１の各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定する。オーミック抵抗とは、オームの法則に従った線形の電流－電圧特性を持つ抵抗成分をいう。オーミック抵抗は、電池の内部抵抗（例えば、電解液成分等）と外部抵抗（例えば、配線抵抗、接触抵抗等）に分けられる。
　図４は、オーミック抵抗を説明するための等価回路図である。以下に説明する例では、電池パック４１が、直列接続された複数の単セルを含む例を想定する。なお、以下の説明は、電池パック４１が、直列接続された複数の並列セルブロックを含む例にもあてはまる。図４に示す例では、電池パック４１の計測電流をＩ、電池パック４１に含まれる複数のセルＥ１、セルＥ２、・・・、セルＥｎの計測電圧をＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎ、複数のセルＥ１、セルＥ２、・・・、セルＥｎのオーミック抵抗をＲｏ１、Ｒｏ２、・・・、Ｒｏｎとする。オーミック抵抗Ｒｏ１、Ｒｏ２、・・・、Ｒｏｎのうち、セル外部の抵抗成分をＲｅｘｔ１、Ｒｅｘｔ２、・・・、Ｒｅｘｔｎ、セル内部の抵抗成分をＲｉｎｔ１、Ｒｉｎｔ２、・・・、Ｒｉｎｔｎとする。計測電圧からオーム損（Ｉ＊Ｒｏ）を除いた非オーミック電圧を、Ｖｎｏ１、Ｖｎｏ２、・・・、Ｖｎｏｎとする。
　図５は、オーミック抵抗Ｒｏに含まれる内部抵抗Ｒｉｎｔと外部抵抗Ｒｅｘｔの性質を表にまとめた図である。内部抵抗Ｒｉｎｔは電池状態（例えば、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨ(State Of Health）等）に依存する。例えば温度が高いほど内部抵抗Ｒｉｎｔが低下する。一方、外部抵抗Ｒｅｘｔは基本的に電池状態に依存しない。
　また、電池パック４１に含まれる複数のセルＥ１－Ｅｎの内部抵抗Ｒｉｎｔ１－Ｒｉｎｔｎ間のばらつきは、使用初期は小さく、使用末期にいくにしたがい拡大する傾向がある。通常、電池パック４１には同一品種の複数のセルが使用されるため、製造品質に問題がなければ、使用初期の内部抵抗Ｒｉｎｔは均一になる。一方、セルの劣化速度は、電池パック４１内のセルの位置、環境条件、使用方法、個体差等の影響でばらつくため、使用末期に近づくほど、内部抵抗Ｒｉｎｔのばらつきは大きくなる。
　一方、電池パック４１に含まれる複数のセルＥ１－Ｅｎの外部抵抗Ｒｅｘｔ１－Ｒｅｘｔｎ間のばらつきは、使用期間の長短に関わらず、ほぼ一定とみなすことができる。外部抵抗Ｒｅｘｔは製造時の機構的なパラメータで決定され、機構的な部品（バスバー等）の劣化の影響はセルの劣化の影響と比較して小さく、断線や接触不良等がない限り、無視できる程度である。
　図６は、使用初期の電池パック４１に含まれる複数のセルＥ１－Ｅｎのオーミック抵抗成分の内訳の具体例を示す図である。図５に示す例は、セルＥ１の外部抵抗Ｒｅｘｔ１が、他のセルＥ２－Ｅｎの外部抵抗Ｒｅｘｔ２－Ｒｅｘｔｎより高い例を示している。これは、セルＥ１の配線抵抗や接触抵抗が他のセルＥ２－Ｅｎより高い可能性を示唆している。使用初期であるため、複数のセルＥ１－Ｅｎの内部抵抗Ｒｉｎｔ１－Ｒｉｎｔｎは、均一である。
　オーミック抵抗推定部１１２は、下記（式１）を計算して、電池パック４１の複数のセルＥ１－Ｅｎのそれぞれのオーミック抵抗Ｒｏ１－Ｒｏｎを推定する。
　Ｒｏｉ（ｔ）＝｜ΔＶｉ（ｔ）／ΔＩ（ｔ）｜　・・・（式１）
　ｉは、１からｎの間の変数。
　ΔＶｉ（ｔ）は、サンプリング時刻（ｔ）の計測電圧とサンプリング時刻（ｔ－１）の計測電圧の差分電圧とし、ΔＩ（ｔ）は、サンプリング時刻（ｔ）の計測電流とサンプリング時刻（ｔ－１）の計測電流の差分電流とする。オーミック抵抗Ｒｏｉは、短期間の電圧変化と電流変化に基づき算出したほうが推定精度が高くなるため、隣接するサンプリング点間の差分電圧ΔＶｉと差分電流ΔＩを求めることが望ましい。なお、２つ以上離れたサンプリング点間の差分電圧ΔＶｉと差分電流ΔＩを使用してもよい。
　電流Ｉが流れていない区間の電池データからはオーミック抵抗Ｒｏｉを算出できない。オーミック抵抗推定部１１２は、取得された所定期間（例えば、１ヶ月）の電池パック４１に含まれる複数のセルＥ１－Ｅｎの電池データのうち、充放電区間の電圧データと電流データをもとに、充放電区間の各サンプリング時刻（ｔ）の複数のセルＥ１－ＥｎのそれぞれのオーミックＲｏ１（ｔ）－Ｒｏｎ（ｔ）を推定する。
　統計演算部１１３は、サンプリング時刻（ｔ）ごとに、特定の電池パック４１に含まれる複数のセルＥ１－Ｅｎのオーミック抵抗Ｒｏ１（ｔ）－Ｒｏｎ（ｔ）を統計処理して、サンプリング時刻（ｔ）ごとに、特定の電池パック４１の単セルのオーミック抵抗Ｒｏの代表値Ｒｏ＿ｒｅｐ（ｔ）を算出する。例えば、各サンプリング時刻（ｔ）の単セルのオーミック抵抗Ｒｏの代表値Ｒｏ＿ｒｅｐ（ｔ）として、複数のセルＥ１－Ｅｎのオーミック抵抗Ｒｏ１（ｔ）－Ｒｏｎ（ｔ）の中央値や平均値を使用することができる。以下、中央値を使用する例を想定する。
　補正値生成部１１４は、特定の電池パック４１に含まれる各セルＥ１－Ｅｎのオーミック抵抗Ｒｏ１（ｔ）－Ｒｏｎ（ｔ）と、単セルのオーミック抵抗Ｒｏの代表値Ｒｏ＿ｒｅｐ（ｔ）との差分をもとに、各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗Ｒｅｘｔ１（ｔ）－Ｒｅｘｔｎ（ｔ）のずれを補正するための外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃ１（ｔ）－Ｒｅｘｔｃｎ（ｔ）を生成する。
　統計演算部１１３は、複数のサンプリング時刻（ｔ）の各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃ１（ｔ）－Ｒｅｘｔｃｎ（ｔ）をそれぞれ統計処理して、各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃ１－Ｒｅｘｔｃｎの代表値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐを算出する。例えば、各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃ１－Ｒｅｘｔｃｎの代表値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐとして、各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃ１－Ｒｅｘｔｃｎの中央値や平均値を使用することができる。
　統計演算部１１３は、外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃの代表値Ｒｅｘｔｃ＿ｒｅｐの絶対値が、所定値以下のセルの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃの代表値Ｒｅｘｔｃ＿ｒｅｐをゼロに設定してもよい。所定値は、電池状態分析システム１の計算コスト等を考慮して、設計者が設定することができる。
　統計演算部１１３は、算出した各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃ１－Ｒｅｘｔｃｎの代表値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐを、各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正登録値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐとして、抵抗補正値保持部１２１に記憶する。
　抵抗補正値保持部１２１に記憶された各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正登録値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐは、下記（式２）に示すように、セル電圧の補正に利用することができる。
　Ｖｉｃ＝Ｖｉ－Ｉ×Ｒｅｘｔｃｉ＿ｒｅｐ　・・・（式２）
　Ｖｉｃは補正後のセルＥｉの計測電圧、Ｖｉは補正前のセルＥｉの計測電圧、ＩはセルＥｉの計測電流、Ｒｅｘｔｃｉ＿ｒｅｐはセルＥｉの外部抵抗補正登録値。
　図７（ａ）－（ｂ）は、直列接続された３つのセルＥ１－Ｅ３のＣＣ－ＣＶ充電時の電圧波形の具体例を示す図である。図７（ａ）では、セルＥ３の計測電圧Ｖ３が、他のセルＥ１、Ｅ２の計測電圧Ｖ１、Ｖ２より高くなっている。これは、セルＥ３の外部抵抗Ｒｅｘｔ３が他のセルＥ１、Ｅ２の外部抵抗Ｒｅｘｔ１、Ｒｅｘｔ２より高いことを示唆している。
　図７（ｂ）には、セルＥ３の計測電圧Ｖ３が上記（式２）により補正された後の計測電圧Ｖｃ３が示されている。これにより、本来のセルＥ３の計測電圧に近い波形が得られる。
　また、抵抗補正値保持部１２１に記憶された各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正登録値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐは、下記（式３）に示すように、内部抵抗の補正にも利用することができる。
　Ｒｏｃｉ＝（｜ΔＶｉ／ΔＩ｜）－Ｒｅｘｔｃｉ＿ｒｅｐ　・・・（式３）
　Ｒｏｃｉは補正後のセルＥｉの内部抵抗推定値、ΔＶｉはセルＥｉの計測電圧の変化分、ΔＩはセルＥｉの計測電流の変化分、Ｒｅｘｔｃｉ＿ｒｅｐはセルＥｉの外部抵抗補正登録値。
　なお、特定の電池パック４１の各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正登録値Ｒｅｘｔｃｉ＿ｒｅｐは、特定の電池パック４１を搭載している電動車両３、または当該電動車両３を管理している運行管理端末装置２に通知されてもよい。
　図８は、直列接続された１０個のセルＥ１－Ｅ１０の内部抵抗推定値の推移例を示す図である。図８に示す例では、セルＥ１０の内部抵抗推定値｜ΔＶ１０／ΔＩ｜が、他のセルＥ１－Ｅ９の内部抵抗推定値より、５ｍΩ程度、高くなっている。どのサンプリング点においても、同様の傾向が見られる。これは、セルＥ１０のバスバーの接触抵抗が高くなっている等の原因が考えられる。セルＥ１０の内部抵抗推定値｜ΔＶ１０／ΔＩ｜から、セルＥ１０の外部抵抗補正登録値Ｒｅｘｔｃ１０＿ｒｅｐを減算することにより、セルＥ１０の内部抵抗推定値｜ΔＶ１０／ΔＩ｜を補正することができる。
　図９は、実施の形態に係る電池状態分析システム１による外部抵抗補正値生成処理の流れを示すフローチャートである。データ取得部１１１は、データサーバ６から、電動車両３に搭載された特定の電池パック４１の使用開始から１ヶ月分の各セルＥ１－Ｅｎの電池データを取得する（Ｓ１０）。オーミック抵抗推定部１１２は、電池パック４１の各セルＥ１－Ｅｎの電池データに含まれる電圧データと電流データをもとに、各サンプリング時刻（ｔ）の各セルＥ１－Ｅｎのオーミック抵抗Ｒｏｉ（ｔ）（＝｜ΔＶｉ（ｔ）／ΔＩ（ｔ）｜）を算出する（Ｓ１１）。
　統計演算部１１３は、各サンプリング時刻（ｔ）の各セルＥ１－Ｅｎのオーミック抵抗Ｒｏ１（ｔ）－Ｒｏｎ（ｔ）を統計処理して、特定の電池パック４１の単セルのオーミック抵抗Ｒｏの代表値Ｒｏ＿ｒｅｐ（ｔ）を算出する（Ｓ１２）。
　補正値生成部１１４は、各サンプリング時刻（ｔ）の各セルＥ１－Ｅｎのオーミック抵抗Ｒｏｉ（ｔ）から、単セルのオーミック抵抗Ｒｏの代表値Ｒｏ＿ｒｅｐ（ｔ）を減算して、各サンプリング時刻（ｔ）の各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃｉ（ｔ）を生成する（Ｓ１３）。
　統計演算部１１３は、複数のサンプリング時刻（ｔ）の各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃｉ（ｔ）をそれぞれ統計処理して、各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃｉの代表値Ｒｅｘｔｃｉ＿ｒｅｐを算出する（Ｓ１４）。統計演算部１１３は、算出した各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正値Ｒｅｘｔｃｉの代表値Ｒｅｘｔｃｉ＿ｒｅｐを登録値として、抵抗補正値保持部１２１に記憶する（Ｓ１５）。
　以上の説明では、特定の一つの電池パック４１の所定期間の電圧データと電流データをもとに、特定の電池パック４１の各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正登録値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐを算出する例を説明した。
　この点、同一種類の複数の電池パック４１の所定期間の電圧データと電流データをもとに、その種類の電池パック４１の各セルＥ１－Ｅｎの外部抵抗補正登録値Ｒｅｘｔｃ１＿ｒｅｐ－Ｒｅｘｔｃｎ＿ｒｅｐを算出してもよい。同一種類の電池パック４１では、設計や製造上の原因により、直列接続された複数のセルＥ１－Ｅｎの同じ位置（特に、一番、端の位置）のセルで、外部抵抗の同様のずれが発生しやすい。
　以上説明したように本実施の形態によれば、直列接続された複数のセルまたは並列セルブロックのオーミック抵抗のばらつきを、セルまたは並列セルブロックの外部抵抗のばらつきとみなし、外部抵抗補正値を生成することで、セルまたは並列セルブロックの内部状態の高精度な推定に寄与することができる。
　本実施の形態では、外部抵抗は環境条件 (温度等) や経過年数により、殆ど変化しないと仮定し、外部抵抗補正値を初期に１回、算出している。算出する時期として、季節等は問わない。したがって、各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗補正値を簡単に生成することができる。
　従来は、セルまたは並列セルブロックの内部抵抗を推定する際に外部要因の影響を考慮していなかった。これに対して本実施の形態では、セルまたは並列セルブロックの外部要因の影響を考慮することで、セルまたは並列セルブロックの内部状態をより高精度に推定することができる。
　また、本実施の形態では、非常に簡易な算出方法で、温度の影響を受けない抵抗 (外部抵抗) と温度の影響を受ける抵抗 (内部抵抗) を切り分けることができる。具体的には、内部抵抗のパラメータを同定するために、逐次最小二乗法、最小二乗法、カルマンフィルタ等の計算コストが高い計算を行う必要がない。したがって、クラウドサーバ等で大量のデータを扱う際も、計算リソースの増大を抑制することができる。
　また、本実施の形態では、同一種類の電池パックの各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗補正値を生成することもできる。その場合、当該種類の電池パックの各セルまたは各並列セルブロックに、当該外部抵抗補正値を使用することで、外部抵抗補正値のばらつきおよび計算リソースを低減できる。特定の電池パックにセンサ異常や劣化セルが混入していた場合でも、その影響が軽減された外部抵抗補正値を生成することができる。
　以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　上記実施の形態では、ネットワーク５に接続された電池状態分析システム１で、電動車両３に搭載された電池パック４１内のセルまたは並列セルブロックの外部抵抗補正値を生成する例を説明した。この点、電池状態分析システム１は、電池制御部４６内に組み込まれていてもよい。また、電池状態分析システム１は、充電器４または充電アダプタ８内に組み込まれていてもよい。
　また本開示に係る電池状態分析システム１は、電動車両３に搭載された電池パック４１内のセルまたは並列セルブロックの外部抵抗補正値の生成に限定されるものではない。例えば、電動船舶、マルチコプタ（ドローン）、電動バイク、電動自転車、定置型蓄電システム、スマートフォン、タブレット、ノートＰＣ等に搭載された電池パック内のセルまたは並列セルブロックの外部抵抗補正値の生成にも適用可能である。
　なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
［項目１］
　複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）が直列接続された電池パック（４１）の各セル（Ｅ１－Ｅｎ）、または複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）が並列接続された並列セルブロックが直列接続された電池パック（４１）の各並列セルブロックの、電圧データと電流データを取得するデータ取得部（１１１）と、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定するオーミック抵抗推定部（１１２）と、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パック（４１）または同一種類の複数の電池パック（４１）の、単セル（Ｅｉ）または１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出する統計演算部（１１３）と、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成する補正値生成部（１１４）と、
　を備えることを特徴とする電池状態分析システム（１）。
　これによれば、各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの内部状態の高精度な推定に寄与することができる。
［項目２］
　前記データ取得部（１１１）は、使用開始から所定期間の電池パック（４１）の各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの電圧データと電流データを取得することを特徴とする項目１に記載の電池状態分析システム（１）。
　これによれば、内部抵抗が均一な時期の電池データを使用することにより、高精度な外部抵抗補正値を生成することができる。
［項目３］
　前記統計演算部（１１３）は、特定の電池パック（４１）または同一種類の複数の電池パック（４１）の、全てのセル（Ｅ１－Ｅｎ）または全ての並列セルブロックのオーミック抵抗値の中央値または平均値を算出し、
　前記補正値生成部（１１４）は、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の中央値または平均値との差分をもとに、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの外部抵抗補正値を生成することを特徴とする項目２に記載の電池状態分析システム（１）。
　これによれば、各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの外部抵抗補正値を高精度に生成することができる。
［項目４］
　前記統計演算部（１１３）は、
　前記所定期間内におけるサンプリング時刻ごとに、前記全てのセル（Ｅ１－Ｅｎ）または前記全ての並列セルブロックのオーミック抵抗値の中央値または平均値を算出し、
　前記所定期間内の複数のサンプリング時刻の、前記補正値生成部（１１４）により生成された前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの複数の外部抵抗補正値の代表値を、登録値として算出することを特徴とする項目３に記載の電池状態分析システム（１）。
　これによれば、各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの外部抵抗補正値を高精度に生成することができる。
［項目５］
　前記統計演算部（１１３）は、前記外部抵抗補正値の代表値の絶対値が、所定値以下のセル（Ｅｉ）または並列セルブロックの前記外部抵抗補正値の代表値をゼロに設定することを特徴とする項目４に記載の電池状態分析システム（１）。
　これによれば、セル（Ｅｉ）または並列セルブロックの内部状態を推定する際の演算量を削減することができる。
［項目６］
　複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）が直列接続された電池パック（４１）の各セル（Ｅ１－Ｅｎ）、または複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）が並列接続された並列セルブロックが直列接続された電池パック（４１）の各並列セルブロックの、電圧データと電流データを取得するステップと、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定するステップと、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パック（４１）または同一種類の複数の電池パック（４１）の、単セル（Ｅ１－Ｅｎ）または１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出するステップと、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成するステップと、
　を有することを特徴とする電池状態分析方法。
　これによれば、各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの内部状態の高精度な推定に寄与することができる。
［項目７］
　複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）が直列接続された電池パック（４１）の各セル（Ｅ１－Ｅｎ）、または複数のセル（Ｅ１－Ｅｎ）が並列接続された並列セルブロックが直列接続された電池パック（４１）の各並列セルブロックの、電圧データと電流データを取得する処理と、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定する処理と、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パック（４１）または同一種類の複数の電池パック（４１）の、単セル（Ｅ１－Ｅｎ）または１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出する処理と、
　前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、前記各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成する処理と、
　をコンピュータに実行させることを特徴とする電池状態分析プログラム。
　これによれば、各セル（Ｅ１－Ｅｎ）または各並列セルブロックの内部状態の高精度な推定に寄与することができる。
　本開示は、電池の外部状態を推定することに利用可能である。
　１　電池状態分析システム、　２　運行管理端末装置、　３　電動車両、　４　充電器、　５　ネットワーク、　６　データサーバ、　７　商用電力系統、　８　充電アダプタ、　１１　処理部、　１１１　データ取得部、　１１２　オーミック抵抗推定部、　１１３　統計演算部、　１１４　補正値生成部、　１２　記憶部、　１２１　抵抗補正値保持部、　３０　車両制御部、　３４　モータ、　３５　インバータ、　３６　無線通信部、　３６ａ　アンテナ、　４０　電源システム、　４１　電池パック、　４２　電池管理部、　４３　電圧計測部、　４４　温度計測部、　４５　電流計測部、　４６　電池制御部、　Ｅ１－Ｅｎ　セル、　ＲＹ１－ＲＹ２　リレー、　Ｔ１－Ｔ２　温度センサ、　Ｒｓ　シャント抵抗。

Claims (7)

  1. 　複数のセルが直列接続された電池パックの各セル、または複数のセルが並列接続された並列セルブロックが直列接続された電池パックの各並列セルブロックの、電圧データと電流データを取得するデータ取得部と、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定するオーミック抵抗推定部と、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パックまたは同一種類の複数の電池パックの、単セルまたは１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出する統計演算部と、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成する補正値生成部と、
    　を備えることを特徴とする電池状態分析システム。
  2. 　前記データ取得部は、使用開始から所定期間の電池パックの各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データを取得することを特徴とする請求項１に記載の電池状態分析システム。
  3. 　前記統計演算部は、特定の電池パックまたは同一種類の複数の電池パックの、全てのセルまたは全ての並列セルブロックのオーミック抵抗値の中央値または平均値を算出し、
    　前記補正値生成部は、前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の中央値または平均値との差分をもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗補正値を生成することを特徴とする請求項２に記載の電池状態分析システム。
  4. 　前記統計演算部は、
    　前記所定期間内におけるサンプリング時刻ごとに、前記全てのセルまたは前記全ての並列セルブロックのオーミック抵抗値の中央値または平均値を算出し、
    　前記所定期間内の複数のサンプリング時刻の、前記補正値生成部により生成された前記各セルまたは各並列セルブロックの複数の外部抵抗補正値の代表値を、登録値として算出することを特徴とする請求項３に記載の電池状態分析システム。
  5. 　前記統計演算部は、前記外部抵抗補正値の代表値の絶対値が、所定値以下のセルまたは並列セルブロックの前記外部抵抗補正値の代表値をゼロに設定することを特徴とする請求項４に記載の電池状態分析システム。
  6. 　複数のセルが直列接続された電池パックの各セル、または複数のセルが並列接続された並列セルブロックが直列接続された電池パックの各並列セルブロックの、電圧データと電流データを取得するステップと、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定するステップと、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パックまたは同一種類の複数の電池パックの、単セルまたは１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出するステップと、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成するステップと、
    　を有することを特徴とする電池状態分析方法。
  7. 　複数のセルが直列接続された電池パックの各セル、または複数のセルが並列接続された並列セルブロックが直列接続された電池パックの各並列セルブロックの、電圧データと電流データを取得する処理と、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックの電圧データと電流データをもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を推定する処理と、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値を統計処理して、特定の電池パックまたは同一種類の複数の電池パックの、単セルまたは１つの並列セルブロックのオーミック抵抗値の代表値を算出する処理と、
    　前記各セルまたは各並列セルブロックのオーミック抵抗値と、前記オーミック抵抗値の代表値との差分をもとに、前記各セルまたは各並列セルブロックの外部抵抗のずれを補正するための外部抵抗補正値を生成する処理と、
    　をコンピュータに実行させることを特徴とする電池状態分析プログラム。
PCT/JP2022/045069 2021-12-23 2022-12-07 電池状態分析システム、電池状態分析方法、および電池状態分析プログラム WO2023120186A1 (ja)

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